我们介绍一种 离体 用于将羔羊二尖瓣安装至脉动模拟器的模型，以在生理条件下评估瓣膜功能。该装置能够在可重复且解剖结构精确的配置中，利用生物组织对二尖瓣动力学进行定量评估。
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摘要
摘要
二尖瓣外科修复术仍是一项具有挑战性的手术。尽管已有多种修复技术被定义，但比较这些技术血流动力学效应的数据仍然缺乏。目前常用的商用脉动模拟器（pulse duplicator）通常用于模拟血液流经机械瓣膜或3D打印的心脏瓣膜的情况。然而，由于二尖瓣具有特殊的结构和工作机理，针对外科技术的实验需要使用生物组织。离体绵羊二尖瓣适用于此类实验，但将这些瓣膜安装到脉动模拟系统（PDS）中的方法尚未明确。为解决这一问题，我们通过3D打印和硅胶模具技术对系统进行了改进，制备了一种二尖瓣固定装置。每次实验均从绵羊心脏中完整切除包含瓣环及瓣下结构的二尖瓣，并利用硅胶固定装置将其植入测试装置的房室（二尖瓣）区域。通过在乳头肌-腱索连接处打结缝线，并将缝线穿过心室腔底部的释放孔，以模拟乳头肌张力。初始瓣膜功能测试在心率为120次/分钟、心输出量为2 L/min的条件下进行。使用脉动模拟器的电磁流量计测量瓣膜反流情况以及心房与心室腔之间的压力梯度，并通过超声心动图进行验证。基线血流动力学测试在五次实验中显示出一致的瓣膜功能，平均反流分数为21.1%，超声测得的跨瓣压差范围为5.15至8.13 mmHg。不同样本之间的每搏输出量和峰值流速存在差异，反映了儿科模型中的生理变异性。
引言
二尖瓣修复术已取得显著进展，现代外科技术提高了疗效并改善了长期预后1。尽管许多医疗中心已对二尖瓣修复策略进行了标准化，但在全面评估这些干预措施的血流动力学影响方面，仍存在持续的空白2。优化修复策略，特别是针对解剖结构复杂或儿科病例，需要能够实现可控、可重复生理测试的模型。
本研究的主要目标是利用生物性二尖瓣建立一种可重复的离体模型，以在生理流动条件下精确评估瓣膜动力学。脉动模拟系统通过在接近生理条件的情况下实现对瓣膜功能的离体分析，显著推动了瓣膜生物力学领域的发展3,4,5。这些系统已被应用于主动脉瓣和肺动脉瓣，最近也逐步用于二尖瓣的研究。然而，开发该技术的动因源于二尖瓣独特的解剖结构和功能复杂性，尤其是其瓣下装置，这要求建立生物学上精确的模型。目前已有大量关于二尖瓣离体模型的文献；然而，这些研究均未详细描述组织获取技术，也未强调在提取过程中保持二尖瓣及其瓣下装置结构完整性的关键步骤6,7。此外，现有文献缺乏关于如何成功将切除的....
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方案
本研究使用从持证屠宰场获取的羔羊心脏进行，这些心脏为动物死后所得。根据伊斯坦布尔大学-哲拉帕夏动物实验地方伦理委员会（2025/11号）的决定，本工作属于HADYEK指令第八条（8-k1款）规定的豁免范围，因此无需伦理审批。
1. 实验设置
- 使用 3D 建模软件复制脉冲复制系统中的二尖瓣流入组件。创建现有几何结构的数字副本以确保兼容性。使用 PLA 耗材在 3D 打印机上打印该设计。利用打印出的模具浇铸硅胶流入室。固化后，将硅胶部件集成到系统中，确保其安装牢固并保持良好密封（图 1B，C）。
- 从附近屠宰场获取羔羊 心脏，并立即注意确保心脏为死后获取，以保持其生理状态。采集后，将心脏单独储存在 -20 °C 冰箱中以维持其结构完整性，或立即用于实验操作。
注意：所有实验均在适当的安全防护措施下进行。全程佩戴手套并使用通风橱，所有手术器械每次使用后均用酒精消毒。
2. Ha收获二尖瓣
- 右心室和右心房切开术及切除术
- 在心脏心尖处使用手术剪做一横向切口。沿室间沟将切口向上延伸至右心室。解剖过程中注意避免损伤乳头肌。参考
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结果
基线血流动力学数据来自五名受试者 离体 使用定制硅胶支架在脉动模拟系统中安装原生二尖瓣进行实验。模型在标准化的儿科生理条件下灌注（心输出量：2 L/min；心率：120 bpm），并通过压力传感器和超声心动图成像进行功能评估。
反流分数范围为15.9%至26.6%，平均为21.1% ± 5.3%。每搏输出量在不同样本间差异显著（平均值：42.8 mL；标准差：47.6 mL），其中一个瓣膜的输出量超过100 mL，符合解剖学上功能完整的结构特征。峰值流速平均为154.4 mL/s（范围：135.8–190.8 mL/s），表明所有样本均具有有效的瓣膜射流功能。
二尖瓣跨瓣压差通过两种方法进行评估：直接压力测量和超声心动图检查。计算所得的压差范围为-1.95 mmHg至13.14 mmHg，而超声心动图测得的数值更为一致（平均值：6.14 mmHg；范围：5.15–8.13 mmHg）。值得注意的是，在5例中的3例，压力测量导出的压差接近零或为负值，可能反映了通过一个开放且阻力较低的瓣膜所致，或由于模拟器的静态.......
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讨论
本研究的目的是建立一个能够模拟儿童血流动力学状态下的二尖瓣模型，这一目标指导我们选择羔羊心脏作为实验基础。选择羔羊心脏的原因在于其二尖瓣尺寸与儿科患者的二尖瓣尺寸非常相似。从解剖结构上看，与人类心脏相比，羔羊心脏沿其长轴方向更偏向腹侧倾斜，并具有一个完全由左心室构成的相对钝圆的心尖8。尽管成人人类的心脏重量与体重之比约为5 g/kg，而羔羊的该比值为3 g/kg，但这一差异并不会对二尖瓣血流动力学的评估造成显著限制。由于在解剖比例和功能动力学方面具有高度相似性，羔羊心脏成为在离体（ex vivo）环境下模拟和分析儿童二尖瓣状况的合适且可靠的模型。
准确测量二尖瓣的尺寸对于确保其在硅胶模具中的正确对位至关重要，特别是前后瓣叶长度、双连合间距以及对合区长度。这些测量值对于实现功能性且解剖结构具有代表性的瓣膜构型至关重要。本研究中所有样本均使用通过3D打印制备的内周长为30 mm的标准硅胶模具，以确保实验过程的一致性。
二尖瓣几何特征在成人中已被广泛研究，尤其是在修复.......
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披露
作者无相关财务利益冲突需披露。
致谢
我们衷心感谢科驰大学转化医学研究中心先天性心脏病研究实验室（KUTTAM）提供的宝贵支持，使我们得以使用本研究中的脉动模拟系统。该先进系统的可用性，对我们实验方案中所进行的精确血流动力学和功能评估起到了关键作用。此类资源极大地推动了心血管研究的进步，以及二尖瓣力学与性能评估中创新方法的发展。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 2-0 涂层编织聚酯缝线 | Covidien | 88863230-56 | 测试期间用于稳定乳头肌 |
| 3D 打印机 | Ultimaker | Ultimaker S3 | 用于制作定制硅胶模具 |
| 5-0 单丝聚丙烯缝线，双针 | Covidien | VPF-720-X | 将瓣膜缝合至硅胶模具 |
| DeBakey 无创镊 | Aesculap | MB062R | 解剖过程中组织操作 |
| 新鲜羔羊心脏 | 持证屠宰场 | — | 天然二尖瓣来源 |
| Mayo 解剖剪 | Aesculap | BC252B | 常规心脏解剖 |
| 显微持针器 | Aesculap | FM538R | 缝合二尖瓣 |
| Nelson-Metzenbaum 剪刀 | Aesculap | BC606R | 用于剪断缝线 |
| 脉动模拟系统 | ViVitro Labs | 18363 | 模拟生理血流以进行瓣膜测试 |
| 硅胶模具 | — | 定制制作 | 用于复制心室几何结构 |
| 无菌生理盐水（0.9%） | Elabscience | PB180353 | 灌注回路介质 |
参考文献
- Cohn, L. H., Tchantchaleishvili, V., Rajab, T. K. Evolution of the concept and practice of mitral valve repair. Ann Cardiothorac Surg. 4 (4), 315-321 (2015).
- Chemtob, R. A., Wierup, P., Mick, S., Gillinov, M. Choosing the "Best"....
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